任务3.3 频域仪器的使用

3.3.1 波特图示仪的使用

扫频仪又称为波特图示仪（BodePlotter），是用来分析电路的频率响应，可以测试电路的幅频特性和相频特性，与实验室中的扫频仪相似。

1.连接电路

波特图示仪有IN和OUT两个端口，IN端口的+端连接电路输入端，OUT端口的+端连接电路输出端，而-极与模拟地相连。

波特图仪的图标包括4个接线端：

in是输入端口，其+、-分别与被测电路输入端的正负端子相接。

out是输出端口，其+、-分别与被测电路输出端的正负端子连接。

2.面板操作

波特图仪的面板及其操作如下：

(1)右上排按钮功能。

Magnitude：显示幅频特性曲线。

Phase：显示相频特性曲线。

Save：以BOD格式保存测量结果。

Set：设置扫描的分辨率。

(2)Vertical区：设定Y轴的刻度类型。

测量幅频特性时，单击Log（对数）按钮后，Y轴刻度的单位是dB（分贝），标尺刻度为20LogA（f）dB，其中A（f）=Vo（f）/Vi（f）；单击Lin（线性）按钮后，Y轴是线性刻度。一般情况下采用对数刻度。

测量相频特性时，Y轴坐标表示相位，单位是刻度，刻度是线性的。

F栏:设置最终值。

I栏：设置初始值。

无源网络（谐振电路除外），由于A（f）的最大值为1，所以Y轴坐标的最终值设置为OdB，初始值设为负值。

有源网络，A（f）值可大于1，最终值设为正值（+dB）为宜。

(3)Horizontal区：

确定波特图仪显示的X轴频率范围。

Log：标尺用Log表示。

Lin：标尺是线性的。

当测量信号的频率范围较宽时，标尺用Log。

I：频率初始值（Initial）。

F：频率最终值（Final）。

(4)测量读数：

利用鼠标拖动（或单击读数指针移动按钮）读数指针，可测量某个频率点的幅值或相位，其读数在面板右下方显示。

波特图仪与电路的连接如图3-53所示。

注意：交流信号源必须接，因为波特图仪本身没有信号源，所以必须在电路的输入端口象征性地接入一个交流信号源，但不必对其参数进行设置。

应用举例，下图所示为一个RC低通滤波器，观测－3dB带宽。

（1）搭接电路。由于波特图示仪在测量时必须在输入端外加一个交流电压源的激励信号，故电路中加入了一个交流电压源。

（2）打开仿真开关，观察电路的频率特性曲线，拖动读数指针至－3dB处。

（3）从面板中读出当前值为：增益为-2.992dB，频率为158.489Hz，即其带宽约为158Hz。

3.3.2 频谱分析仪的使用

频谱分析仪（SpectrumAnalyzer）用于测量电路中信号幅度与频率的关系，即进行频域分析。

根据信号的频率范围不同，频谱分析仪提供了3种测量模式，分别对应于仪器面板上的［Setspan］、［ZeroSpan］和［FullSpan］按钮。

（1）Setspan模式。

（2）ZeroSpan模式。

（3）FullSpan模式。

①频谱幅度设置

Lin（线性）：表示显示的幅度为被测信号该频谱分量的峰值。

dB：表示垂直刻度是对数形式的。

dBm：主要用于功率频谱的测量。

②频率分辨率设置

频率分辨率是指频谱分析仪进行分析时垂直谱线间的分辨能力，分辨率的数值越大，谱线间显示的宽度越宽。

图中两输入正弦信号分别为频率1kHz、幅度5V和频率10kHz、幅度3V，由于电路中交流电压源标注的是峰值电压，故其有效值为峰值的0.7倍。根据以上条件可以获得乘法器的输出为：

和频分量：f+=f1+f2=(1+10)kHz=11kHz

幅度：52×3 2=7.5V(有效值)

差频分量：f-=f2-f1=(10-1)kHz=9kHz

幅度：52×3 2=7.5V(有效值)

步骤：

1）绘制电路，连接仪器，设置参数。

2）双击频谱分析仪图标，设置频谱范围：Start为6kHz，End为14kHz，然后单击Enter按钮完成设置。

3）设置Amplitude（幅度）刻度为Lin，设置Range为1V/Div。

4）设置ResolutionFrequency（频率分辨率）为500Hz。

5）启动电路，运行仿真，频谱分析仪上将看到该电路的频谱结构。

其中图中频谱的中心频率为9kHz和11kHz，幅度约为7.5V。